DNA-methylering

Methylering is een chemisch proces waarbij een methylgroep wordt overgedragen van het ene molecuul naar het andere. In de DNA-methylering Een methylgroep koppelt aan een bepaald deel van het DNA en verandert zo een bouwsteen van het erfelijk materiaal.

Wat is DNA-methylatie?

Bij DNA-methylering hecht een methylgroep zich aan bepaalde nucleotiden in het DNA. DNA, ook wel bekend als DNA of deoxyribonucleïnezuur, is de drager van genetische informatie. Met behulp van de informatie die in het DNA is opgeslagen, kunnen eiwitten worden geproduceerd.

De structuur van het DNA komt overeen met die van een touwladder, waarbij de stijlen van de touwladder schroeflijnvormig zijn gedraaid waardoor een zogenaamde dubbele helixstructuur ontstaat. De zijdelen van de touwladder zijn gemaakt van suiker- en fosfaatresten. De sporten van de touwladder stellen organische basen voor, de basissen van het DNA zijn adenine, cytosine, guanine en thymine.

Twee basissen verbinden elk als een paar om een ​​touwladdersport te vormen. De basenparen worden elk gevormd door twee complementaire basen: adenine en thymine, evenals cytosine en guanine. Een nucleotide is een molecuul dat wordt gevormd uit een fosfaat, een suiker en een basiscomponent. Bij DNA-methylering hechten speciale enzymen, de methyltransferasen, een methylgroep aan het basecytosine. Dit is hoe methylcytosine wordt gemaakt.

Functie en taak

De DNA-methylaties worden beschouwd als markers die de cel in staat stellen om bepaalde delen van het DNA wel of niet te gebruiken. Ze vertegenwoordigen een mechanisme voor genregulatie, je zou ze daarom ook een aan / uit-schakelaar kunnen noemen, aangezien methylering van een base in de meeste gevallen een kopie van het betreffende gen verhindert tijdens de transcriptie van het DNA.

DNA-methylatie zorgt ervoor dat het DNA op verschillende manieren gebruikt kan worden zonder dat de DNA-sequentie zelf verandert. Methylering creëert nieuwe informatie over het genoom, d.w.z. de genetische samenstelling. Men spreekt van een epigenoom en het proces van epigenetica. Het epigenoom legt uit waarom verschillende cellen identieke genetische informatie kunnen genereren. Uit menselijke stamcellen kan bijvoorbeeld een grote verscheidenheid aan weefseltypes ontstaan. Een hele persoon kan zelfs uit de individuele eicel komen. Het epigenoom van de cel bepaalt welke vorm en functie het aanneemt. De gemarkeerde genen laten de cel zien wat hij ervoor moet doen. Een spiercel gebruikt voor zijn werk alleen de gemarkeerde stukjes DNA die voor hem relevant zijn. Zenuwcellen, hartcellen of cellen in de longen doen hetzelfde.

De markeringen door de methylgroepen zijn flexibel. Ze kunnen worden verwijderd of verplaatst. Dit zou het eerder gedeactiveerde DNA-segment weer actief maken. Deze flexibiliteit is nodig omdat er een constant samenspel is tussen het genoom en de omgeving. DNA-methylering neemt deze omgevingsinvloeden op.

DNA-methylaties kunnen ook stabiel zijn en worden van de ene generatie cellen naar de volgende doorgegeven. In een gezond lichaam kunnen alleen miltcellen zich in de milt ontwikkelen. Dit zorgt ervoor dat de betreffende instantie haar taken kan vervullen.

De epigenetische veranderingen kunnen niet alleen van de ene cel naar de andere worden overgedragen, maar ook van de ene generatie op de volgende. Wormen erven bijvoorbeeld immuniteit voor bepaalde virussen door middel van DNA-methylering.

Ziekten en aandoeningen

Pathologische veranderingen in het epigenoom zijn tot dusver bij veel ziekten gedetecteerd en geïdentificeerd als de oorzaak van ziekten op het gebied van immunologie, neurologie en in het bijzonder oncologie.

In weefsels die door kanker zijn aangetast, worden bijna altijd defecten in de DNA-sequentie en defecten in het epigenoom gevonden. Bij tumoren wordt vaak een abnormaal patroon van DNA-methylatie gezien. De methylering kan worden verhoogd of verlaagd. Beiden hebben verstrekkende gevolgen voor de cel. Bij verhoogde methylering, d.w.z. hypermethylering, kunnen zogenaamde tumoronderdrukkingsgenen worden geïnactiveerd. Tumorsuppressorgenen regelen de celcyclus en kunnen geprogrammeerde celdood van de beschadigde cel veroorzaken als er een dreiging van celdegeneratie is. Als de tumoronderdrukkingsgenen inactief zijn, kunnen tumorcellen zich ongehinderd vermenigvuldigen.

Met verminderde lokale methylering (hypomethylering) kunnen schadelijke DNA-elementen onbedoeld worden geactiveerd. Als de methylgroepen onjuist zijn gelabeld, wordt dit ook wel epimutatie genoemd. Dit leidt tot een instabiliteit van het genoom.Van sommige kankerverwekkende stoffen is aangetoond dat ze het methyleringsproces in de cellen verstoren.

De veranderingen in methyleringspatronen verschillen van kankerpatiënt tot kankerpatiënt. Een patiënt met leverkanker heeft bijvoorbeeld andere methyleringsniveaus dan een patiënt met prostaatkanker. Op deze manier kunnen onderzoekers tumoren steeds beter classificeren op basis van hun methyleringspatroon. De onderzoekers kunnen ook zien hoever een tumor is gevorderd en hoe deze het beste kan worden behandeld. De analyse van DNA-methylatie als diagnostische en therapeutische methode is echter nog niet volledig ontwikkeld, zodat er nog enkele jaren zullen verstrijken voordat de methoden ook echt buiten het onderzoeksgebied kunnen worden ingezet.

Een heel bijzondere ziekte die zijn oorsprong vindt in methylering, is het ICF-syndroom. Er zit een mutatie in DNA-methyltransferase, het enzym dat de methylgroepen aan de nucleotiden koppelt. Als gevolg hiervan is er een onder-methylering van het DNA bij de getroffenen. Het resultaat zijn terugkerende infecties als gevolg van een immuundeficiëntie. Bovendien kan een korte gestalte en groeiachterstand voorkomen.